氯代有机溶剂共降解研究进展

本文综述了有机氯溶剂的微生物共降解过程。多种多样的微生物能够通过共代谢途径降解有机氯溶剂。共降解是由微生物细胞内的关键酶进行的。影响共降解的主要因素包括关键酶的诱导 ,毒性抑制和自我恢复以及能量供应等。本文对共降解过程的机理和相关的数学模型进行了综合分析。在此基础上 ,提出了一个能够揭示共降解过程各种因素之间内在逻辑关系的结构模型 ,对于从细胞和酶两个层次上认识共降解过程具有重要的指导意义。     

氯代有机溶剂共降解研究进展

本文综述了有机氯溶剂的微生物共降解过程。多种多样的微生物能够通过共代谢途径降解有机氯溶剂。共降解是由微生物细胞内的关键酶进行的。影响共降解的主要因素包括关键酶的诱导,毒性抑制和自我恢复以及能量供应等。本文对共降解过程的机理和相关的数学模型进行了综合分析。在此基础上,提出了一个能够揭示共降解过程各种因素之间的内在逻辑关系的结构模型,对于从细胞和酶两个层次上认识共降解过程具有重要的指导意义。     

呼吸法测定硝化菌产率系数实验研究

基于硝化过程中合成代谢和能量代谢耦合原理,分析硝化过程中的电子流,建立自养硝化菌细胞生长与氨氮氧化耗氧量之间的关系。采用间歇实验方法,通过电解质呼吸仪测定硝化过程的累积耗氧量和耗氧速率,使用M ann-Ken-dell趋势检验方法确定实验中硝化菌进入内源呼吸的时刻以及内源呼吸过程中的耗氧速率,估算出氨氮氧化的耗氧量。计算结果表明本实验中硝化菌产率系数为0.2345±0.0115 mg COD/mg NH4+-N。     

SBR工艺活性污泥比耗氧速率与控制参数的关系

活性污泥的比耗氧速率(SOUR)是表征污泥生物活性的重要参数之一,从微生物呼吸速率角度反映了活性污泥生理状态和基质代谢状况.通过监测SBR工艺活性污泥的SOUR,考察了SBR工艺中活性污泥SOUR的变化规律,研究了活性污泥的SOUR与各项控制参数之间的相关关系.试验结果表明,活性污泥的SOUR可以有效地表征SBR工艺的生化反应进程,并与DO、氧化还原电位(ORP)和pH之间存在良好的相关关系.     

废水中硝氮和COD浓度对AD-MFC脱氮产电性能的影响

为探明废水中硝氮和COD浓度对阳极反硝化微生物燃料电池(AD-MFC)工作性能的影响,在批式操作下逐步提高进水浓度考察了AD-MFC反硝化速率和产电性能的变化,并以多个动力学模型对此过程进行拟合。结果表明,废水浓度可通过污染物降解速率来影响产电性能,硝氮浓度从50 mg/L升高至2 000 mg/L时,反硝化速率和输出电压逐渐达到最大值((1.26±0.01)kg N/(m3·d)和(1 016.75±4.74)mV),但硝氮浓度继续提高会抑制反硝化速率和产电性能。Han-Levenspiel模型可较好地表征AD-MFC的污染物降解和产电动力学行为,以该模型为基础建立了污染物去除速率、输出电压、功率密度与进水浓度之间的关系,反硝化在NO-3-N高于4 000 mg/L时才能被完全抑制。AD-MFC适用于处理不同浓度的硝酸盐废水,并对高浓度硝酸盐废水具有较好的耐受性。     

共代谢基质强化微生物修复四氯乙烯污染地下水

针对微生物修复地下水中四氯乙烯(tetrachloroethylene,PCE)周期长的问题,通过添加共代谢基质强化微生物修复技术以提高修复速率。以某污水处理厂的厌氧活性污泥为菌种来源,采用振荡培养法进行PCE高效降解菌群的驯化和筛选,对微生物降解PCE的温度、初始pH和PCE初始浓度3种影响因素进行了条件优化;使用甲醇、乙醇、葡萄糖、酵母浸膏以及乳酸钠作为共代谢基质,研究了不同共代谢基质条件下微生物群落对PCE的降解规律,并建立了反应动力学模型。结果表明:在种水平上,梭状芽孢杆菌Clostridium sp. FCB45是优势菌种;PCE初始浓度为1 mg·L-1,pH在中性,温度为30℃,共代谢基质为酵母浸膏时,微生物群落的降解效果最好,PCE降解率可高达96.75%,降解速率常数最高可达0.327 d-1;添加共代谢基质强化的微生物降解过程全部符合一级反应动力学模型。添加共代谢基质的微生物实验结果表明,添加共代谢基质可以有效缩短微生物修复周期,对污染地下水的原位生物修复具有一定的参考价值。     

采用序半连续反应器进行硝化和反硝化工艺的数学模拟

研究了生物废水处理应用于序半连续式反应器(SFBR)工艺中的微生物生长、硝化和反硝化动力学。基于活性污泥1号模型(ASMNo. 1)中的原理和结论,导出了在有氧阶段和缺氧阶段微生物生长速率、铵、硝酸盐、易生物降解基质等的反应速率及它们的物料平衡方程。在实验的基础上,对模型中的各参数采用了合适的方法进行参数估值,即:龙格库塔法解常微分方程组和黄金分割法搜索最小误差,该模型的最小误差ε≈4 799;得出了应用于本工艺中数学模型中的各动力学参数和化学计量系数,如KS 39. 997,KNO 0 .397,KNH 1 997,KOA 0 .404,KOH 0. 297, μA 0 .0026,μH 0. 207,YA 0 .24,YH. 0 6。     

底泥污染物释放动力学研究

采用模拟试验方式和新型微生物数量测定方法 ,研究了沼泽化湖泊底泥和受污染河流底泥在不同扰动状态下 ,底泥耗氧速率、氮和磷污染物释放动力学过程。结果表明 :( 1)底泥耗氧速率是同样条件下上覆水耗氧速率的 48倍 ,而在扰动状态下 ,底泥耗氧速率达到上覆水耗氧速率的 5 96— 93 6倍 ,扰动底泥显著增大其耗氧速率 ,底泥污染越严重 ,其耗氧速率越大 ,对水体产生的影响也越大。 ( 2 )扰动底泥可以显著增大底泥的氮磷释放速率 ,氮的释放受有机氮的氨化、氨氮的硝化、硝酸盐氮的反硝化以及氨氮被微生物吸收转化为有机氮等的影响 ;磷的释放过程受厌氧过程和底泥颗粒吸附的影响 ,耗氧速率高的底泥具有更大的氮磷释放潜力。 ( 3 )微生物数量在底泥污染物释放动力学中起着关键性作用 ,新型方法可以快速检测微生物总量。试验结果对于水环境的管理、受污染水体的修复 ,以及底泥的处理处置等都具有重要的指导意义     

采用序半连续反应器进行硝化和反硝化工艺的数学模拟

研究了生物废水处理应用于序半连续式反应器(SFBR)工艺中的微生物生长、硝化和反硝化动力学。基于活性污泥1号模型(ASM No．1)中的原理和结论，导出了在有氧阶段和缺氧阶段微生物生长速率、铵、硝酸盐、易生物降解基质等的反应速率及它们的物料平衡方程。在实验的基础上，对模型中的各参数采用了合适的方法进行参数估值，即：龙格-库塔法解常微分方程组和黄金分割法搜索最小误差，该模型的最小误差ε≈4．799；得出了应用于本工艺中数学模型中的各动力学参数和化学计量系数，如Ks39．997，KNO0．397，KNH1．997，KOA0．404，KOH0．297，μA0．0026，μH0．207，YA0．24，YH0．6。     

4-硝基酚的污泥减量化作用及对污泥性质的影响

为了有效减少活性污泥法中剩余污泥的产生,采用解偶联剂4-硝基酚对活性污泥工艺中的剩余污泥进行减量化研究。研究了4-硝基酚对污泥的增长速率、基质去除率以及污泥性质的影响。结果表明:4-硝基酚对污泥的减量化作用明显,在对微生物解偶联的过程中并不影响微生物对基质的利用能力;对出水中的氨氮影响甚小,总氮、总磷浓度有轻微的升高。4-硝基酚能够刺激污泥中微生物的活性,比耗氧速率增加,促进能量解偶联,从而降低污泥产率。4-硝基酚使污泥中微生物的群落结构发生了轻微的变化,但对污泥的松散程度和絮凝沉降性能影响甚小。     

微波辐照活性炭/铁屑处理橡胶促进剂生产废水

通过微波辐照活性炭与废铁屑的混合物处理橡胶促进剂生产废水。考察了炭铁混合物投加量、炭铁质量比、废水初始pH值、微波功率和微波辐照时间等对废水COD去除率的影响。结果表明,工艺的最佳参数为:炭铁混合物投加量65 g/L,炭铁质量比2∶1,微波功率200 W,微波辐照5 min,此条件下的废水COD去除率为76%;反应的表观过程近似符合一级动力学规律,动力学方程为:ln(C0/C)=0.1012t+0.8887,速率常数k=0.1012 min-1,半衰期t1/2=6.85 min;橡胶促进剂生产废水的微波辐照活性炭/铁屑处理工艺比单纯微波辐照及活性炭/铁屑处理工艺有明显的优越性。     

褐煤对废水中酸性红B的吸附去除

选用褐煤作为廉价吸附剂,脱除模拟废水中染料酸性红B。研究了褐煤对废水中酸性红B的吸附动力学、等温吸附模式,考察了pH、褐煤投加量以及离子强度(NaCl)对吸附效果的影响。结果表明,吸附动力学较好地符合准二级速率方程(R2=1.000),并且以化学吸附为主;吸附等温式满足Langmuir方程(R2=0.986),最大单分子层吸附量为42 mg/g;废水中染料的去除率随溶液pH的减小而明显增加,在pH=1时,去除效果最好,证实吸附过程存在静电吸引及化学键合;在一定条件下,溶液中酸性红B的去除率随褐煤投加量增加而增加;吸附效果随溶液中离子强度(NaCl)的增加而增强。说明褐煤可以作为一种廉价吸附材料,用于处理含染料废水。     

铁碳微电解-Fenton法预处理苯胺基乙腈生产废水的动力学研究

通过采用铁碳微电解-Fenton法预处理苯胺基乙腈生产废水的实验研究,分析了处理过程的COD降解动力学;同时研究了单纯活性炭吸附和微电解过程中COD去除率的变化。结果表明,铁碳微电解的初期COD降解过程近似符合一级反应动力学,并且得到微电解与活性炭吸附对铁碳微电解降解COD的关系式;Fenton反应中通过研究有机物浓度和过氧化氢初始浓度与反应进程的关系,建立了反应动力学模型;单纯吸附实验COD去除率在24 h内快速下降,而微电解在相应时间内COD去除率波动较小,为实际应用提供了数据经验和理论依据。     

铁碳微电解-Fenton法预处理苯胺基乙腈生产废水的动力学研究

通过采用铁碳微电解-Fenton法预处理苯胺基乙腈生产废水的实验研究，分析了处理过程的COD降解动力学；同时研究了单纯活性炭吸附和微电解过程中COD去除率的变化。结果表明，铁碳微电解的初期COD降解过程近似符合一级反应动力学，并且得到微电解与活性炭吸附对铁碳微电解降解COD的关系式；Fenton反应中通过研究有机物浓度和过氧化氢初始浓度与反应进程的关系，建立了反应动力学模型；单纯吸附实验COD去除率在24h内快速下降，而微电解在相应时间内COD去除率波动较小，为实际应用提供了数据经验和理论依据。     

变频控制DO下SBR硝化反应控制参数及节能的中试研究

根据微生物好氧反应的需氧量调节曝气量在当今能源紧缺的形势下具有十分重要的意义.为了研究曝气量大小对SBR实时控制参数pH、DO的影响,采用变频器调节曝气量以控制系统不同的DO浓度,以60 m3中试SBR反应器处理北京市北小河污水处理厂城市污水,考察了硝化过程中pH值、DO与有机物去除及硝化过程的相关性,并引入了新的控制参数--变频频率f.试验结果表明,控制溶解氧浓度较低时,pH值不能作为硝化结束的控制参数,但可根据变频频率f的特征点判断硝化反应的结束;控制溶解氧为3.0 mg/L和4.0 mg/L时,DO、pH值、变频频率f都可作为硝化结束的控制参数,同时,变频控制可有效降低单位时间内风机的能耗.     

污泥活性炭对次甲基蓝废水的吸附

立足于污泥的资源化,利用化学活化法制得的污泥基活性炭,处理次甲基蓝染料废水.考察了污泥活性炭的粒径以及染料废水的pH值对染料脱色效果以及活性炭的吸附量的影响,并对吸附过程进行等温吸附线和吸附动力学分析.结果表明,在本研究的范围内,污泥活性炭的粒径越小、染料废水的pH值越高,则污泥活性炭对染料废水的吸附效果越好.当粒径在200目以上时,去除率及吸附量分别为88.2％和136.7 mg/g;当pH值为11时,去除率和吸附量分别为90.4％和91.9 mg/g.污泥活性炭对次甲基蓝染料的吸附脱除符合Langmuir吸附等温线和Lagergren准二级动力学方程.     

Biodegradation of phenolic mixtures in a sequencing batch reactor

GOAL, SCOPE AND BACKGROUND: In this study, attention was focused on substituted phenols because of their widespread presence in industrial effluents originating from many different sources: they are major constituents of wastewater from coal conversion processes, coke ovens, petroleum refineries and petrochemical industries, resin and fibreglass manufacturing and herbicide production. Moreover, for their characteristics of toxicity to humans and aquatic life (1 mgl(-1) is enough to detect the effects), they are included in the USEPA list of priority pollutants. Toxicity is higher in substituted phenols and is dependent on the nature and numbers of substituent groups. Objective of the present paper is to give a contribution to the modelling of phenolic mixture biodegradation by kinetic studies in which the different compounds are followed separately: this can be easily attained with an experimental apparatus such as the Sequencing Batch Reactor (SBR). Two substituted phenols, 4-nitrophenol (4NP) and 3,4-dimethylphenol (3,4DMP), were utilized as substrates and their degradation kinetics were investigated to evaluate the process parameters both in single compound and in mixture tests. METHODS: Single compound and mixture kinetic tests have been carried out during the reaction phase of the working cycle of the SBR reactor. The single substrates and their mixture were utilized as sole carbon and energy sources. Moreover, in order to verify data reproducibility, all kinetic tests have been carried out in at least two replicates under the same operating conditions. RESULTS AND DISCUSSION: Kinetic data showed the presence of substrate inhibition, to model this experimental evidence the Haldane equation, that is usually employed for substrate inhibited kinetics, was rearranged in a different form with parameters which have a precise meaning in relation to the process kinetics and, at the same time, make the integration procedure easier. The derivation of the equation is shown in an Appendix at the end of the paper. Kinetic parameters obtained are suitable for application. It was observed that the 4-nitrophenol removal rate in single compound tests is significantly higher than the 3,4-dimethylphenol removal rate in the whole range of investigated concentrations (up to 80 mg COD l(-1)). A faster 4-nitrophenol biodegradation was also observed in mixture tests. Moreover, it is worth noting that the two compounds were simultaneously degraded and no diauxic growth was observed. The comparison between single compound and mixture degradation kinetics showed that the 4-nitrophenol degradation rate was comparable in the two cases while a significantly beneficial effect (by increase by about 80% of the maximum removal rate) was detected for 3,4-dimethylphenol degradation in the mixture. CONCLUSIONS: Results of this study showed that the biodegradation kinetics of substituted phenols in mixture can be significantly different from that observed in single compound tests: in fact, the presence of a faster degradable compound (the 4NP) seems to exert a positive effect on the removal of a slower degradable compound (the 3,4DMP). The higher removal rate detected for 4NP, both in single compound and mixture tests, confirmed the key role of the biomass acclimatization in determining the biodegradation kinetics of xenobiotic compounds. The experimental approach and the original method applied for data analysis are of general validity and can be extended to the investigation of different classes of compounds. RECOMMENDATIONS AND PERSPECTIVES: A relevant aspect related to the process applicability is the demonstrated possibility of easily adapting an enriched culture grown on a specific xenobiotic (in our case the 4NP) for the removal of similar single compounds or in mixtures. When biological process are considered for xenobiotic removal, this suggests a possible strategy of developing enriched cultures on target compounds that can be efficiently utilized on more complex matrices with reduced start up and acclimatization periods.     

软锰矿浆烟气脱硫动力学研究

研究了软锰矿浆烟气脱硫工艺SO2与软锰矿反应的动力学特征,考察了搅拌强度、温度和SO2浓度等因素对反应速率的影响,计算出反应活化能和反应级数,建立了揭示SO2与软锰矿反应动力学特征的锰浸出速率方程.     

软锰矿浆烟气脱硫动力学研究

研究了软锰矿浆烟气脱硫工艺SO2与软锰矿反应的动力学特征,考察了搅拌强度、温度和SO2浓度等因素对反应速率的影响,计算出反应活化能和反应级数,建立了揭示SO2与软锰矿反应动力学特征的锰浸出速率方程.     

工业废水污泥的热解及升温速率对热解的影响

利用热重分析法对印染、中药和废水处理厂3种典型工业废水污泥进行了热解动力学实验研究。结果表明,工业污泥是一种高挥发分、低固定碳和低热值的劣质燃料。经过消化处理的污泥灰分含量较高,挥发分含量变小。热解过程中有3个失重速率较高的阶段,以挥发分的析出为主。升温速率对热解的最终失重率有重要影响。升温速率增加,热解更剧烈,但最终失重率的变化趋势与污泥种类有关;为使热解效果更好,不同种类的污泥应选择不同的升温速率。不同种类的污泥具有不同的热解特性,印染污泥挥发分析出阶段有2次热解。中药污泥活化能最小,印染污泥挥发分第2次热解的活化能比第1次大幅增加。